بهينه سازي سيستم هاي غشايي و تركيبي به منظور شيرين سازي گاز طبيعي

Optimization of membrane and hybrid systems for natural gas sweetening

مزاياي سيستم غشايي از قبيل سرمايه گذاري اوليه پايين، فضاي اندك مورد نياز و نيز سهولت افزايش مقياس موجب شده است تا در چند دهه اخير استفاده از غشاي براي شيرين سازي گاز مورد توجه قرار بگيرد. براي اين منظور سيستم غشايي را به صورت مجزا و يا به صورت تركيبي با واحد آمين استفاده مي كنند. در طراحي فرآيند هاي شيرين‌سازي گاز، ارزيابي اقتصادي و بهينه‌سازي فرآيند از بخش‌هاي مهم مي باشند. هدف از اين مقاله ارزيابي اقتصادي و بهينه‌سازي سيستم‌هاي غشايي و تركيبي به منظور كاربرد در پالايشگاه‌هاي گاز مي‌باشد. در اين راستا، ابتدا پارامترهاي مهم بهينه‌سازي (نسبت سطوح مراحل و فشار جريان تراوش يافته از مراحل) در سيستم غشايي دومرحله اي شناسايي شده و مقادير بهينه آنها بر مبناي اطلاعات گاز ورودي به يك پالايشگاه به دست آمده است. سپس بهينه سازي ميزان حذف گازهاي اسيدي توسط غشاي و نوع ساختار غشايي در تكنولوژي تركيبي حاصل گرديده است. نتايج بهينه‌سازي نشان داد كه در غلظت‌هاي كم تا متوسط (كمتر از 12%) گازهاي اسيدي، سيستم تركيبي با غشاي دومرحله اي از هزينه كمتري در قياس با سيستم تركيبي با غشاي تك مرحله اي براي يك جريان گاز با سرعت MMSCFD 70 برخوردار مي-باشد.

The advantages of membrane system, such as low initial investment, low space requirements and ease of scale up, has led to take into consideration the use of membranes for gas sweetening in recent decades. For this purpose, the membrane system, separately or in combination with amine unit is used. In the design of gas sweetening processes, economic evaluation and optimization are amongst important parts. The aim of this article is economic evaluation and optimization of the membrane systems for applications in gas refineries. In this regard, important optimization parameters (the ratio of membrane surfaces and permeate pressures of the stages) of two stage membrane system are determined firstly, and it will try to find their optimum values based on the inlet gas information of a refinery. Thereafter, the optimum content of the acid gases must be removed by membrane section of hybrid systems will be determined. Optimization results showed that at low to moderate concentrations of acid gases (less that 12%), for a feed gas rate equal to 70 MMSCFD, hybrid system containing two-stage membrane system presents lower cost than that of containing single-stage membrane system